Le posizioni remote, i layout estesi e le superfici esposte degli impianti solari fotovoltaici (PV) li rendono altamente vulnerabili ai rischi ambientali, in particolare alle tempeste elettriche. Uno dei rischi maggiori è rappresentato dai danni causati dai fulmini diretti o indiretti, che possono portare a tempi di inattività prolungati del sistema, guasti agli inverter e gravi perdite di ricavi.
Per mitigare questi rischi, è fondamentale installare dispositivi di protezione da sovratensione (SPD) per i sistemi solari fotovoltaici in punti strategici, inclusi l’inverter solare e le scatole di giunzione degli array. Queste soluzioni di protezione dalle sovratensioni solari agiscono come prima linea di difesa, impedendo che le sovratensioni distruttive danneggino le apparecchiature sensibili.
I sistemi fotovoltaici funzionano in condizioni specifiche che richiedono dispositivi di protezione da sovratensione FV appositamente progettati per applicazioni CC ad alta tensione, spesso fino a 1500 V. A differenza dei sistemi CA, l’ambiente CC nei pannelli solari è continuo e presenta sfide uniche.
Per scegliere l’SPD corretto per il tuo impianto solare fotovoltaico, considera i seguenti fattori critici:
La densità dei fulmini nell'area di installazione
Intervallo di temperatura operativa del sistema
La tensione CC nominale del sistema (spesso fino a 1500 V)
La corrente di cortocircuito (Isc) del campo fotovoltaico
Il tipo di esposizione alla sovratensione (fulmine transitorio, diretto o indiretto)
La corrente di scarica nominale richiesta (In) e la classe di protezione (ad es. SPD di tipo 1+2)
Per garantire una protezione efficace, il livello di protezione della tensione (Up) dell'SPD selezionato deve essere almeno 20% inferiore alla rigidità dielettrica delle apparecchiature collegate, come l'inverter o il combiner box.
L'implementazione della giusta protezione contro i fulmini per il solare fotovoltaico non è solo una misura di sicurezza: è essenziale per mantenere l'operatività del sistema, estendere la durata delle apparecchiature e proteggere il proprio investimento nelle energie rinnovabili.
È importante utilizzare un SPD con una corrente di cortocircuito superiore alla corrente di cortocircuito della stringa del campo solare a cui è collegato l'SPD. L'SPD fornito sull'uscita CC deve avere un MCOV CC pari o superiore alla tensione massima del sistema fotovoltaico del pannello.
Quando un fulmine colpisce il punto A (vedi Figura 1), è probabile che il pannello solare fotovoltaico e l'inverter vengano danneggiati. Solo l'inverter verrà danneggiato se il fulmine cade nel punto B. Tuttavia, l'inverter è in genere il componente più costoso all'interno di un sistema fotovoltaico, motivo per cui è essenziale selezionare e installare correttamente l'SPD corretto su entrambe le linee CA e CC. Quanto più il colpo è vicino all'inverter, tanto più danneggiato sarà l'inverter.
I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono installati sui lati DC e AC degli inverter centrali e di stringa, nei combiner box e per proteggere le linee di segnale (misure e comunicazioni). A seconda dell'esposizione atmosferica dell'impianto fotovoltaico ai fulmini, gli appaltatori e i progettisti di ingegneria, approvvigionamento e costruzione (EPC) possono prescrivere SPD IEC standard di tipo 2 (impatto indiretto 8/20 μs) o SPD di tipo 1+2 più robusti (testati per resistere agli impatti diretti dei fulmini con forma d'onda 10/350 μs).
La protezione lato CC su quadri elettrici e inverter ha generalmente una configurazione su guida DIN con connessione a Y per fornire protezione in modalità comune e differenziale.
Anche sul lato AC è necessaria una protezione da sovratensione dell'inverter. Sia sull'inverter stesso che sul quadro combinatore CA, l'esposizione ai picchi di tensione viene generalmente affrontata utilizzando SPD standard di tipo 2 su guida DIN nelle configurazioni TN S, IT o anche TT.
Inoltre, a seconda dell'installazione fotovoltaica, il tipo 1+2 AC può essere preferito in alcuni casi dagli appaltatori e dai progettisti EPC, al fine di ottenere una maggiore durata degli SPD e persino una protezione laddove le condizioni sono più severe in termini di impatto diretto previsto dei fulmini. Questo sarà tipicamente il caso in aree con un livello isoceraunico molto elevato, spesso associato ad altitudini elevate.
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